У будь-якому автомобілі є навісне обладнання. Це вузли і механізми, без яких його робота не представляється можливою. До навісного обладнання належить стартер, насос гідропідсилювача, компресор кондиціонера, впускний і випускний колектор, зчеплення. Але також у цей список входить і автомобільний генератор. Саме він дозволяє підтримувати стабільну напругу в бортовій мережі. Мало хто знає пристрій автомобільного генератора і його принцип роботи. Адже ця інформація буде корисна для кожного водія. Що ж, давайте розглянемо, як влаштований і діє даний навісний елемент.
Характеристика
Генератор - це електричний двигун, який служить для перетворення механічної енергії в струм.
Використовується даний елемент для живлення електричного обладнання при працюючому ДВС, а також для зарядки акумулятора автомобіля. На всіх сучасних машинах застосовується автомобільний генератор змінного струму.
Де знаходиться
Найчастіше цей механізм знаходиться в передній частині двигуна. Працює він від колінчатого валу за допомогою ременя (струмкового або зубчастого типу). Зазвичай автовиробники мають у своєму розпорядженні генератор у максимально верхній точці відносно двигуна. Однак зустрічаються моделі, де механізм кріпиться мало не в районі картеру ДВЗ. Чому важливо розташувати механізм в максимально верхній точці? Справа в тому, що автомобільний генератор сильно боїться води. Потрапляння навіть невеликої кількості вологи може вивести його з ладу. Тому виробники намагаються виключити можливість проникнення води та інших рідин на поверхню даного механізму. Чим вище знаходиться даний елемент, тим це для нього безпечніше.
Пристрій
У конструкцію генератора входять:
- Обмотка статора.
- Передня кришка.
- Обмотка збудження.
- Щітковий вузол.
- Задня кришка.
- Контактні кільця.
- Полюсні половини.
- Випрямний блок.
- Шків приводний.
- Крильчатка вентилятора.
Також зазначимо, що даний вузол може мати різну компоновку:
- Традиційну.
- Компактну.
Відмінності полягають у будові вентилятора, випрямного вузла і привідного шківа. В іншому ж пристрій і робота автомобільного генератора ідентичні. І традиційний, і компактний механізм складаються з ротора, випрямного блоку, щіткового вузла, регулятора напруги і статора. Для чого служать всі ці компоненти, розглянемо далі.
Ротор
Цей механізм служить для створення магнітного поля в генераторі. На валу ротора передбачена обмотка збудження. Остання поміщається в спеціальні полюсні пластини, кожна з яких має шість виступів. Крім цього, на валу розташовується контактне кільце. Воно служить для харчування обмотки збудження. Зазвичай кільця виготовляють з міді (рідше - з латуні). До цих елементів припаюються висновки обмотки збудження.
Також на валу ротора знаходиться одна або дві крильчатки вентилятора. Вони забезпечують охолодження обмотки під час роботи генератора. Обертовий механізм ротора являє собою дві кулькових необслуговуваних підшипника.
Статор
Його функція - створення змінного струму. Автомобільний генератор обов'язково оснащується цим елементом. Статор конструктивно об'єднаний з обмоткою і сердечником. Останній являє собою набір з декількох пластин. У 36 пазах обмотки знаходяться ще по три обмотки, які утворюють трифазне з'єднання. Виробники використовують два типи укладання обмоток:
- Хвильовий.
- Петльовий.
Саме з'єднання здійснюється за різними технологіями:
- Схема «трикутник». У даному випадку кінці обмотки з'єднані послідовно.
- Схема «зірка». Тут кінці обмотки з'єднані в єдиній точці.
Корпус
У ньому знаходиться більшість складових елементів генератора. Складається корпус з двох кришок: задній і передній. Перша знаходиться з боку контактних кілець, друга - з боку приводного шківа.
Між собою ці частини стягнуті довгими болтами. Самі кришки виготовляються з немагнітного алюмінієвого сплаву. У корпусі також передбачені вентиляційні вікна та кріпильні лапи в кількості двох штук.
Щітки та випрямлювальний блок
Щітковий вузол служить для передачі струму від обмотки збудження на контактні кільця. Як увімкнено цей вузол? Він являє собою дві графітні щітки з пружинами. Вся конструкція об'єднана з регулятором напруги автомобільного генератора.
Тепер про випрямний блок. Він необхідний для перетворення синусоїдальної напруги в постійний струм бортової мережі. Складається цей блок з пластин. Вони виконують функцію тепловідведення, а також на них монтуються діоди. Всього в блоці знаходиться шість напівпровідникових діодів. На кожну фазу припадає по два таких елементи. Один підключається до позитивного, а другий - до негативного висновку автомобільного генератора. Зазвичай з'єднання здійснюється за допомогою пайки або зварювання на монтажних майданчиках.
Регулятор напруги
Продовжуємо вивчати пристрій автомобільного генератора. У конструкції механізму завжди присутній регулятор напруги (на сленгу автомобілістів - «шоколадка»). Цей елемент може мати:
- Гібридне з'єднання. У такому випадку всі радіоелементи і електроприводи використовуються в схемі з мікроелектронними товстоплівковими елементами.
- Інтегральне. Тут всі елементи регулятора, за винятком вихідного каскаду, виконуються шляхом тонкоплівкової мікроелектронної технології.
Основне завдання «шоколадки» полягає в стабілізації напруги, яке може варіюватися при зміні числа оборотів колінвала і загального навантаження бортової мережі.
Ця корекція здійснюється автоматично завдяки впливу на струм обмотки збудження. Регулятор змінює тривалість і частоту імпульсів струму. Сучасні генератори мають регулятори з термокомпенсацією. Таким чином, чим нижче температура акумулятора, тим більше напруги подається на його заряд.
Привід генератора
На всіх автомобілях це обладнання приводиться в дію від колінного валу за допомогою ременя. Останній може бути клінового або поліклінового типу. Область застосування першого істотно обмежена діаметром відомого шківа. Число обертів ротора при роботі двигуна зазвичай в два або три рази вище частоти обертання колінвала.
Найчастіше на автомобілях використовується полікліновий ремінь. Він є більш універсальним, оскільки при невеликому діаметрі відомого шківа ремінь дозволяє реалізувати більше передавальне число. Натягнення приводного елемента регулюється за допомогою спеціального ролика.
Принцип роботи автомобільного генератора
Як діє дане обладнання? Принцип роботи його полягає в наступному. При повороті ключа, через щітковий вузол і кільця на обмотку збудження надходить струм від АКБ. В обмотці наводиться магнітне поле. При обертанні колінвала ДВЗ одночасно працює і ротор генератора. Магнітне поле останнього пронизує обмотку статора. На висновках утворюється змінна напруга. При певній частоті обертання генератор починає самозалюватися. Таким чином, обмотка живиться від самого генератора.
Випрямлювальний блок починає перетворити цю напругу на постійний струм. Зі зміною навантаження на двигун починає включатися в роботу т. зв. «шоколадка». Регулятор коригує періодичність включення обмотки генератора. З ростом числа обертів час включення зменшується. І навпаки, при падінні навантаження періодичність збільшується.
Безщітковий генератор
На деяких автомобілях встановлюється безщітковий механізм. У своїй конструкції він має ротор зі спресованими пластинами з трансформаторного заліза. На статорі розміщена обмотка. А електродвигуча сила утворюється шляхом корекції магнітної провідності зазору між статором і ротором.
Автомобільний генератор: характеристики
До основних параметрів даного механізму варто віднести:
- Номінальний струм. Таким вважається піковий струм віддачі при частоті обертання шість тисяч обертів на хвилину.
- Номінальна напруга. Залежно від типу електросистеми автомобіля, даний параметр становить 12 або 24 В. На більшості легкових авто і позашляховиків використовується 12-вольтова схема.
- Потужність. Автомобільний генератор може бути як 60-, так і 120-амперним. Все залежить від типу машини і об'єму самого двигуна. Якщо говорити про більшість легковиків, у них часто використовується 80-амперний генератор.
Діагностика
Чи можна перевірити стан автомобільного генератора своїми руками? Фахівці кажуть, що продіагностувати елемент можна в гаражних умовах за допомогою звичайного мультиметра. Але перед цим потрібно перевірити підключення автомобільного генератора, а також переконатися в працездатності всіх з'єднань. Відкриваємо капот автомобіля і знаходимо привідний ремінь. Він повинен бути натягнутий з такою силою, при якій він буде прогинатися на 1-1,5 сантиметра вглиб від натискання великого пальця. Якщо говорити про точні значення, даний прогин вимірюється при посиланні в 10 кгс.
На першому етапі проводиться перевірка регулятора напруги. Для цього переводимо мультиметр у режим вольтметра. Прогріваємо мотор на середніх обертах з увімкненими фарами протягом десяти хвилин. Далі вимірюємо напругу на виведенні маси генератора і на його плюсі. Номінальний показник - від 13,5 до 14,6 В. Якщо цифра менша або більша, значить, регулятор не справляється зі своїм завданням, і його потрібно замінити.
Далі переходимо до діагностики діодного мосту. Включаємо прилад у режим вимірювання змінного струму. Підключаємо щупи до затиску «30» і до маси генератора. Напруга повинна становити не більше 0,5 В. В іншому випадку діодний міст працює неправильно. Щоб перевірити пробій на масу, відключаємо генератор і знімаємо шнур генератора, що підходить до плюсової 30-ї клеми. Далі підключаємо мультиметр щупами до відключеного приводу генератора і клемою. Струм розряду не повинен перевищувати 0,5 мА. Якщо він більше, стався пробій ізоляції обмотки або самих діодів.
Перевіряємо струм вивантаження
Зверніть увагу: сила струму віддачі вимірюється за допомогою зонда, який є доповненням мультиметра. Цей елемент являє собою якийсь затиснутий, за допомогою якого охоплюються дроти, і вимірюється сила струму. Отже, як нам перевірити генератор? Для цього охоплюємо зондом дріт, що йде до зажиму на 30-й клемі. Запускам двигун і тримаємо його на високих обертах. Вмикаємо світло, пічку та інші електроприлади. Далі по черзі виробляємо замір кожного споживача в індивідуальному порядку. Величина заміру не повинна перевершувати суму показань кожного споживача. Максимальна розбіжність - 5 ампер в меншу сторону.
Не зайвою буде перевірка струму збудження генератора. Для цього заводимо двигун і даємо йому попрацювати хвилин п'ять на високих обертах. Далі володіємо навколо дроту з клемою 67 вимірювальний зонд. Свідчення будуть рівні силі струму збудження. На справному генераторі даний показник становить близько трьох-семи ампер.
Для перевірки обмотки збудження потрібно демонтувати «шоколадку» і щіткодержатель. Переводимо прилад в режим омметра і прикладаємо щупи до контактних кільців. Рівень опору повинен становити від п'яти до десяти Ом. Потім підключаємо один щуп до статору. Другий тримаємо на будь-якому з контактних кілець. Прилад повинен показувати нескінченно великий опір. Якщо це не так, значить, обмотка замикає на масу.
Ув'язнення
Отже, ми з'ясували, що собою являє автомобільний генератор і як його перевірити. Як бачите, діагностику можна здійснити своїми руками. Однак щоб розбиратися в цьому питанні, потрібно хоча б поверхово знати пристрій і алгоритм роботи елемента.
